低负荷工况下水轮机尾水管涡运动特性与控制
  • 【摘要】

    对混流式水轮机的尾水管部件进行了三维非定常RANS数值模拟,在低负荷工况下成功的再现了螺旋形涡带及其导致的剧烈的低频压力脉动.定性的结果与全流道数值模拟一致,说明可以使用单独尾水管模型详细分析其复杂的流动特性并探索涡带控制原理.对这一数值模拟结果的分析,导致以下主要发现:入口锥形段的速度型分布决定了尾水管内涡带的具体形态,低负荷工况下入口区的逆流必然引起螺旋形涡带的出现;弯肘段中高速顺流与低速逆流... 展开>>对混流式水轮机的尾水管部件进行了三维非定常RANS数值模拟,在低负荷工况下成功的再现了螺旋形涡带及其导致的剧烈的低频压力脉动.定性的结果与全流道数值模拟一致,说明可以使用单独尾水管模型详细分析其复杂的流动特性并探索涡带控制原理.对这一数值模拟结果的分析,导致以下主要发现:入口锥形段的速度型分布决定了尾水管内涡带的具体形态,低负荷工况下入口区的逆流必然引起螺旋形涡带的出现;弯肘段中高速顺流与低速逆流并排出现,前者在离心力作用下只从一侧出口段排出,后者处于混沌状态,两者都屏蔽了下游扰动对上游的影响;出口段流动趋于准定常状态,三个出口的流量分配极为不均.这些观察表明:低负荷工况尾水管强非定常流具有鲁棒性,进行流动控制时必须引入较大的扰动;控制应加在入口而非出口,而且应集中控制轴向流.遵循上述原则所做的数值实验证明,在尾水管入口中心处引入一股强射流,可以成功的消除涡带和强压力脉动. 收起<<

  • 【作者】

    吴介之  张日葵  毛峰 

  • 【作者单位】

    北京大学湍流与复杂系统国家重点实验室,北京,100871

  • 【会议名称】

    第十一届全国分离流、旋涡和流动控制会议

  • 【会议时间】

    2006-11-07

  • 【会议地点】

    湖南大庸

  • 【主办单位】

    中国空气动力学会

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    混流式水轮机  RANS数值模拟  螺旋形涡带  涡带控制  尾水管